檢測高階電流的各種技巧
發(fā)布時(shí)間:2018-02-23 來源:Michael Dunn 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】絕大多數(shù)直流電流檢測電路的核心設(shè)計(jì)思路,是從供電線路中的電阻下手。人們只需簡單地測量電阻兩端的電壓降,并根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻值來讀取電流。如果檢測電阻在接地支路上,那么方案就是個(gè)簡單的運(yùn)算放大電路…
絕大多數(shù)直流電流檢測電路的核心設(shè)計(jì)思路,是從供電線路中的電阻下手(盡管磁場感應(yīng)是個(gè)好選擇,尤其是在電流較高的情況下)。人們只需簡單地測量電阻兩端的電壓降,并根據(jù)需要調(diào)節(jié)阻值來讀取電流(E=I×R,如果不包含這個(gè),有人會(huì)抱怨)。如果檢測電阻在接地支路上,那么方案就是個(gè)簡單的運(yùn)算放大電路。一切都以地為參考,只需特別注意接地布局中的小電壓降就行了。
圖1 最明顯的高階電流檢測方案,使用差分放大器。
但通常首選方法是將檢測電阻置于電源線中。為什么?因?yàn)榻拥乜赡懿豢尚?例如,透過底盤接地汽車電子產(chǎn)品),或者你可能不希望設(shè)備接地與供電接地不同(這可能導(dǎo)致接地環(huán)路和其他問題)。那么,該怎么做?
最顯而易見的方法是在檢測電阻兩端跨接一個(gè)差分或儀表放大器(inamp),但實(shí)際上這算不上好方法。為了準(zhǔn)確檢測電流,通常需要極高的共模抑制(CMR),既昂貴又容易漂移。
為什么這么說呢?來看一個(gè)設(shè)計(jì)示例:0~10A、12V標(biāo)稱值、5mΩ的感測電阻。
這種方案甚至都不需考慮使用分立電阻,除非它們是精密匹配網(wǎng)絡(luò)的一部分(因此,當(dāng)然也就不是真正分立的)。對(duì)于1V的電源電壓偏移和80dB的差分放大器共模仰制比(CMRR),這意味著約0.01%的電阻匹配,你會(huì)看到相當(dāng)于20mA的電流漂移(1V變化、80dB的CMRR導(dǎo)致輸入0.1mV偏移,再除以5mΩ檢測電阻的5mV/A標(biāo)定)。
對(duì)于0~12V電源,在電壓范圍內(nèi)乘以12:電壓范圍內(nèi)240mA的偏移電流。請(qǐng)注意,真正的三運(yùn)算放大儀表放大器對(duì)電阻匹配的靈敏度比單運(yùn)算放大差分放大器低。但是,通常有更好的方法。
前文提到的「設(shè)計(jì)實(shí)例」使用了帶有分立電阻的單運(yùn)算放大差分放大器。實(shí)際上,一個(gè)電阻可以用一個(gè)電位器進(jìn)行調(diào)整,我最初認(rèn)為它用于CMRR,結(jié)果卻是增益調(diào)整!如果電源電壓穩(wěn)定,從某種意義上說,這種方法可行——但這絕不是一個(gè)好主意。
第二種高階檢測方法需要一點(diǎn)橫向思維。我改變思想,用V+而不是地作參考軌。這在概念上就像是負(fù)電壓源的低端檢測,如果能擺平它,這就是個(gè)很好的方案。
圖2 以V+為參考,對(duì)輸出做進(jìn)一步處理(例如,比較器)。R4可選,用于保護(hù)。
第三種方法目前在IC方案中很常見,它用晶體管和運(yùn)算放大器一起為電流測量提供地參考。當(dāng)我想到倒置運(yùn)算放大器時(shí),并不知道這個(gè)設(shè)計(jì),這可能是件好事,因?yàn)楣?jié)省了一個(gè)晶體管。
意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、Maxim和亞德諾(ADI)都提供此類組件,但你自己也很容易實(shí)現(xiàn)這樣的電路。
圖3 ST的TSC103在回路中使用了一個(gè)BJT。
圖4 ADI的LTC6102使用一個(gè)MOSFET。
LM13700這樣的OTA可以用作高階傳感器嗎?嗯…就把這個(gè)問題留給讀者諸君思考吧。
本文轉(zhuǎn)載自EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)。
推薦閱讀:
特別推薦
- 兆易創(chuàng)新GD32F30x STL軟件測試庫獲得德國萊茵TüV IEC 61508功能安全認(rèn)證
- 芯科科技第三代無線開發(fā)平臺(tái)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
- MSO 4B 示波器為工程師帶來更多臺(tái)式功率分析工具
- 艾為電子推出新一代高線性度GNSS低噪聲放大器——AW15745DNR
- 瑞薩發(fā)布四通道主站IC和傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)器, 以推動(dòng)不斷增長的IO-Link市場
- e絡(luò)盟現(xiàn)貨供應(yīng) Abracon 新推出的 AOTA 系列微型鑄型電感器
- 加賀富儀艾電子推出支持Wi-Fi 6和藍(lán)牙的無線局域網(wǎng)/藍(lán)牙組合模塊
技術(shù)文章更多>>
- 一文掌握UV LED在空凈消殺領(lǐng)域的主要應(yīng)用
- 【“源”察秋毫系列】 Keithley在碳納米管森林涂層纖維復(fù)合材料的應(yīng)用
- 數(shù)字驅(qū)動(dòng)工業(yè),智能賦能制造 AMTS & AHTE SOUTH CHINA 2024同期會(huì)議全公開!
- 團(tuán)體觀展招募!104CEF開啟組團(tuán)觀眾通道,解鎖更多禮遇
- 觸摸式OLED顯示屏有望重新定義汽車用戶界面
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索